超高海拔±800 kV直流输电线路直线塔极间距选择

针对海拔3500 m以上的超高海拔地区,±800 kV特高压直流输电线路设计经验欠缺的问题,按照典型的±800 kV直流输电线路工程设计条件,通过电磁环境、绝缘子串长和V串夹角、空气间隙的边界条件,对直线塔极间距进行研究,计算不同海拔、V串夹角和冰区条件下直线塔的最小极间距取值。结果表明:电磁环境对超高海拔±800 kV特高压直流线路的极间距选择基本无影响;超高海拔轻中冰区直线塔的极间距受空气间隙、绝缘子串长及V串夹角影响较大;超高海拔重冰区直线塔的极间距主要由绝缘子串长控制。

±800 kV特高压直流线路地线断线故障分析

提升抗冰能力对线路安全运行至关重要。对某±800 kV特高压直流线路地线断线故障现场的环境及录波进行了分析,开展了地线断口静态分析及扫描电镜试验、拉断力试验,并对导地线间距进行了仿真计算。试验和仿真计算表明:特高压直流导地线覆冰厚度差异较大,随着地线覆冰厚度的增加,导地线间间距逐渐减小,在大风作用下极易发生空气间隙不足放电。本次特高压线路故障原因为重覆冰引起导地线空气间隙距离不足,导致放电烧伤和拉断地线。微地形区线路覆冰情况可能超过设计值,应考虑现场实际覆冰厚度、导地线覆冰厚度差值、故障区段微气象和微地形等因素,确保线路设计运行有充足裕度。

污秽条件下±800kV直流输电线路电晕特性

±800 kV特高压直流输电线路起晕特性是影响其线路结构和建设费用的重要因素。起晕特性与导线表面状态相关,而直流电压下导线表面更容易积污,更严重影响输电线路的电晕特性。为了深入研究特高压直流输电线路污秽电晕问题,利用电晕笼研究了导线表面分别附有不同表面密度的模拟污秽和碳粉时的起晕特性并分析了污秽对±800 kV特高压直流输电线路电晕特性的影响。结果表明:当导线表面分别附有模拟污秽和碳粉时,在实际特高压直流输电线路表面场强附近,随污秽度的增加,电晕电流的增加趋势不同。起晕电压随污秽度的增加呈负指数下降,有饱和趋势,其中碳粉污秽对负极性电晕起始电压影响最大。根据实验结论和仿真研究,初步得出了±800 kV特高压直流输电线路导线电晕起始电压与表面污秽度之间的函数关系。

±800kV直流特高压输电线路的设计

±800kV直流输电是国际上输电电压等级最高、技术最先进的直流输电方式。±800kV直流线路设计没有现成的经验可供参考。为满足工程建设需要,合理确定技术原则和建设标准,需要全面研究和分析与工程建设有关的主要设计原则。结合向家坝-上海直流输电工程,介绍了特高压直流线路设计的主要研究成果,包括气象条件、结构可靠度、导线选择、地线选择、绝缘子选型、绝缘子串及金具、绝缘配合、导线对地及交叉跨越距离、极导线排列方式和走廊宽度等。同时给出了大量±800kV特高压直流线路的基本设计条件、主要设计参数以及向家坝-上海直流线路的技术特点、单位km长度线路的杆塔质量、混凝土量等工程量指标。通过我国第1条输送功率达6400MW的特高压双极直流输电线路的设计实践,证明±800kV特高压直流线路技术上是可行的,经济上是合理的。

±800kV典型直流设备电晕起始电压的海拔校正方法

电晕特性是影响输电线路和电力设备设计的一个重要方面。目前我国正在设计建设的±800kV直流输电工程要途经高海拔地区。随着海拔的增加和电压等级的提高,设备的电晕性能也变得更加复杂,因此需根据当地的海拔、气候等情况通过海拔校正的方法确定满足运行要求的设备基本尺寸。选择了多种±800kV输电工程用典型直流设备,包括换流站用管母线、屏蔽环和线路用6分裂导线及其金具等作为试品,在北京、西宁和拉萨3个不同海拔地区进行可见电晕对比试验。基于海拔0～4000m的试验结果拟合出指数形式和线性形式的校正公式,并结合现有标准中海拔校正公式进行了比较和分析。结果表明,指数形式的公式校正误差较小;考虑到工程简便实用,也可采用线性校正公式。最后给出了工程用的设备通用海拔校正公式,并针对不同设备推荐了适用的校正方法。

±800kV直流输电空气间隙外绝缘特性研究

给出±800kV特高压直流输电工程线路杆塔和换流站直流场空气间隙操作冲击和雷电冲击放电特性的试验研究结果;讨论不同海拔高度下操作冲击放电电压的校正方法,并给出海拔校正系数;对±800kV直流输电杆塔和换流站最小典型间隙距离提出建议,为±800kV直流换流站及输电线路工程建设的设计提供了依据。

±800kV直流输电线路带电作业的屏蔽防护

±800kV直流输电线路即将在我国建成投运,其空间场强要高于500kV及以下电压等级的输电线路。为保证±800kV直流输电线路带电作业的安全可靠进行,首先分析了带电作业屏蔽防护应达到的安全控制水平,然后对±800kV直流输电线路带电作业人员的安全防护措施进行了试验研究,试验内容包括屏蔽服内外电场强度的测量、流过屏蔽服和人体的电流的测量。试验结果表明,穿戴全套屏蔽用具进行±800kV直流输电线路带电作业是安全可行的。

±800kV特高压直流线路缓波前过电压和绝缘配合

为了确定±800kV特高压直流线路的绝缘水平,依托±800kV云广直流输电工程,采用PSCAD程序模拟计算了单极线路接地在健全极线路产生的缓波前过电压及其沿线分布,给出了2%过电压的计算方法,分析了直流滤波器电容、接地电阻大小和接地位置等因素对过电压波形和幅值的影响。按两种直流滤波器方案,进行了云广直流线路的绝缘配合,选择了线路杆塔最小空气间隙,研究结果已在云广直流输电工程建设中应用。采用V串的特高压直流线路杆塔空气间隙受缓波前过电压控制,建议可以按离线路中点±30km内、外两部分分别进行直流线路缓波前过电压绝缘配合,以节省投资。

我国±800kV特高压直流输电线路外绝缘问题

我国已规划了多条±800kV特高压直流输电线路的建设,由于没有设计和运行经验,污秽、覆冰(雪)、酸雨(雾)和高海拔下的外绝缘选择将是其面临的关键技术之一。作者以国内外现有研究成果为基础,阐述了我国特高压直流输电线路外绝缘选择的特殊性,污秽、覆冰(雪)、酸雨(雾)和高海拔等对特高压直流绝缘子放电特性的影响,高海拔下长空气间隙的放电特性。指出污秽、覆冰(雪)、酸雨(雾)和高海拔是影响特高压直流输电线路绝缘子、空气间隙电气特性和外绝缘选择的重要因素,提出在应用现有方法进行特高压直流外绝缘选择时必须考虑污秽、覆冰(雪)、酸雨(雾)和高海拔的影响并加以修正。

高海拔±800kV直流输电线路电磁环境测量

直流输电线路的电晕及其相关的无线电干扰、可听噪声以及合成场强、地面离子流密度等参数已成为系统设计和运行的主要制约因素。在特高压工程技术(昆明)国家工程实验室(海拔2 100 m)内开展了±800 kV直流输电线路电晕特性及其电磁环境测量,介绍了测试系统及其设备原理,研究了电晕特性及其电磁参数在不同气象条件下的分布,结论为:气象条件对电磁环境影响明显。

云广±800kV直流输电工程控制系统的特点

云广±800kV直流输电工程由于采用了2个12脉动阀组串联的接线形式而使得使得其控制系统比±500kV常规直流更为复杂。在全面总结和分析了云广±800kV直流输电工程控制系统的功能的基础上,指出其大多数功能与±500kV常规直流的基本相同;主要区别在于增加了单个阀组的自动投退控制,适应直流孤岛方式的特殊控制,以及与SVC之间的协调控制。

±800kV直流输电线路对邻近树木影响的研究

通过试验,确定±800kV直流输电线路极导线与树木之间的最小距离,对于线路设计、建设、保护环境和控制工程投资具有重要意义。为此分析了国内外输电线路对树木影响的研究现状,制定出试验方法。选择30种不同树木,在特高压直流试验线段下,进行±800 kV直流输电线路对树木短期影响的试验,获得了树木出现明显电晕时树木与极导线之间的距离。在试验线段下种植90棵树木,进行了±800 kV直流输电线路对树木长期影响的试验,获得了烧伤树木与极导线之间的距离。根据试验结果,综合考虑试验中树木烧伤、树木出现明显电晕和极导线下方空间合成电场分布特点,给出了±800 kV直流线路极导线与树木之间最小垂直距离的建议。

±800kV特高压直流耐张串应用复合绝缘子的可行性

复合绝缘子因其优异的耐污性能和良好的技术经济性而在特高压直流输电线路中有良好的应用前景。对特高压直流线路耐张串上使用复合绝缘子的机械性能进行研究,通过建立输电导线有限元模型和耐张串多串绝缘子并联模型,仿真计算得到不同并联串型布置下,耐张串在各种动态运行工况下承受的最大动态机械载荷;对比仿真计算结果,考虑复合绝缘子长期运行的机械可靠性,给出特高压直流线路上应用复合绝缘子耐张串的推荐选型方案;综合仿真理论分析和已有的复合绝缘子试验结果可知,特高压直流线路耐张串上应用复合绝缘子是可行的。

±800kV直流线路杆塔塔头空气间隙的直流叠加操作冲击放电特性

国内外的文献资料表明空气间隙的放电特性在纯操作波和直流预电压情况下有很大的差别,这对高压输电线路塔头空气间隙的选择可能会有影响,因此在我国直流特高压杆塔空气间隙设计中需要对导线上直流预电压的影响进行研究。通过真型尺寸模拟塔头空气间隙放电试验,研究了特高压线路杆塔空气间隙在直流预电压叠加操作冲击下的放电特性,得到了叠加电压的试验数据。通过与纯操作冲击放电特性的比较,发现叠加电压情况下杆塔空气间隙的放电电压比纯操作冲击情况下高2%～4%,因此从安全的角度考虑,在特高压杆塔空气间隙设计中,采用纯操作冲击电压试验数据是可行的。

±800kV级联多端特高压直流输电工程的绝缘配合

级联多端特高压直流作为多端高压直流输出的典型串联连接方式,将具有良好的发展前景。基于800 kV级联多端直流输电系统下的过电压研究成果,对级联多端特高压直流系统的绝缘配合进行研究,并与常规800 kV直流输电工程的设计比较,结果表明,除级联多端直流工程的400 kV中压线路以外,其余变电站设备和线路的绝缘配置可参照常规800 kV直流输电工程进行取值。研究成果为800 kV级联多端直流系统设备制造和工程设计提供参考。

±800kV特高压直流输电线路电磁环境参数控制指标研究

采用长距离、大容量输电时,特高压直流输电能够有效地节省线路走廊、有助于改善网络结构,实现大范围的资源优化配置。总结了国内外研究成果,结合我国实际情况,就如何规范±800kV特高压直流输电线路的环境行为,围绕电场、磁场、无线电干扰和可听噪声等电磁环境参数进行研究,提出了环境参数的控制指标:以30kV/m作为直流输电线路下方最大地面合成场强的控制指标;25kV/m作为邻近民房的最大合成场强的控制指标;以好天气下58dB(μV/m)为距极导线投影外侧20m处0.5MHz的无线电干扰电平的控制指标;L50=50dB(A)为线路可听噪声设计控制指标,人口密集区以L50=45dB(A)校核。

±800kV同塔双回直流线路杆塔空气间隙的放电特性影响因素研究

±800 kV同塔双回线路电压等级较高,且杆塔形状和杆塔尺寸较±500、±660 kV直流输电线路杆塔都有很大差别,因此其空气间隙的放电特性有不同特点。为选择合适的±800 kV同塔双回直流线路空气间隙距离值,对影响±800 kV同塔双回输电线路杆塔上、下层空气间隙冲击放电特性的因素进行了真型尺寸模拟试验研究。研究了下层塔身宽度对杆塔下层间隙操作冲击放电特性的影响,均压环尺寸对直流V串塔头空气间隙放电特性的影响,直流运行电压对塔头间隙冲击放电特性的影响,±800 kV同塔双回输电线路杆塔下横担对上层间隙操作冲击放电特性的影响,并校核了下横担到上导线距离减小后杆塔的耐雷性能。研究结果表明:原有的塔身宽度对间隙操作冲击放电影响的修正公式已不适用于±800 kV同塔双回直流线路塔头;均压环尺寸大小与放电电压正相关;导线直流电场对间隙的放电路径有明显影响,但对放电电压影响不大;杆塔上导线到下横担的间隙距离可适当减小,但间隙距离减小后,杆塔的反击耐雷性能及绕击耐雷性能都略有降低。该研究结果可用于指导±800 kV同塔双回输电工程的设计。

特高压±800 kV直流输电线路用避雷器的研制

±800 kV特高压直流输电线路是中国大电网的重要组成部分,其运行安全与否直接影响中国电网的稳定。特高压直流输电线路输电距离长,沿线地形地貌复杂、雷电活动频繁,雷击闪络已成为影响线路安全运行的一个关键风险点。目前,±500 kV直流线路避雷器已实现开发应用,并且防雷效果显著,但±800 kV直流线路避雷器的研制及应用仍然是空白。为了提高特高压直流输电线路抵御雷击风险能力,研制出了国内首台特高压±800 kV直流输电线路用避雷器。文中设计了±800 kV直流线路避雷器结构,提出了相关技术参数,选择了合乎规格的电阻片及生产工艺,研制出了直流参考电压为960 kV、8/20μs标称放电电流30 k A下残压为1 900 kV、正极性雷电冲击50%放电电压为2 700 kV的±800 kV直流线路避雷器,并通过校核计算及型式试验进行了验证。校核计算及试验结果表明,研制出的±800 kV直流线路避雷器电气性能、机械性能良好,能够有效保护±800 kV直流绝缘子及塔头空气间隙免遭雷击闪络。±800 kV直流线路避雷器的成功研制及应用将为特高压直流线路防雷工作提供强有力的手段。